福州市二级公路沥青路面设计.doc
福州市二级公路沥青路面设计1. 设计目的在掌握公路沥青路面设计的基本原理前提下，进行公路沥青路面设计，进一步熟悉并掌握公路沥青路面的设计方法。2.题目描述和要求本题为第六套设计资料，题目要求为：福州市郊区（区）某新建双向2车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面，行车道中央划双线分隔。路基土为粘性土，地下水位为-1m，路基填土高度0.5m。预计通车初年的交通量如表2-1所示： 预计通车初年的交通量 表2-1车型黄河JN150解放CA10B南京NJ130长征CZ160小汽车交通量（辆/d）300380250180300交通量年平均增长率7.2%，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。3.沥青路面设计计算书3.1 确定路面等级和面层类型3.1.1 设计年限内一个车道的累计当量轴次计算路面以双轮组单轴载100KN为标准轴载。a. 当以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时：各级轴载（小于25KN的不计）换算计算结果如表3-1-1-1所示。 轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时） 表3-1-1-1车型黄河JN150前轴4916.430086.2后轴101.611300321.4解放CA10B后轴60.851138043.8南京NJ130后轴38.3112504.72接表3-1-1-1车型 长征CZ160前轴45.216.418036.4后轴83.72.21180182.6674.24二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向双车道的车道系数0.65，则设计使用期累计当量轴次为： 次b.当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴载（轴载小于50KN的不计）换算计算结果如表3-1-1-2所示。 轴载换算结果汇总表（半刚性基层层底拉应力验算） 表3-1-1-2车型黄河JN150后轴106.611300340.6解放CA10B后轴60.85113807.14长征CZ160后轴83.731180130.1477.84则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为： 次3.1.2 确定路面等级和面层类型3.2 确定土基的回弹模量1)确定路基的干湿类型：该路处于区，路槽底距地下水位高度平均为，查表可知此高度介于和之间，属于中湿路基。2)确定路基的平均稠度：查表可知路基平均稠度介于和之间，取。3)查表可得土基的回弹模量。3.3 路面结构组合设计经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为次左右，查表可得路面为轻交通路面，面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为二级公路，所承受交通量较轻，因此采用双层式结构，即表面层采用4cm厚细粒式密集配沥青混凝土，下面层采用6cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。由于沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应，基层和底基层分别采用刚度较高、水稳定性好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm）和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定）。3.3.1拟定路面结构组合方案拟定方案为：4cm厚细粒式密集配沥青混凝土+6cm厚粗粒式密集配沥青混凝土+20cm厚石灰粉煤灰稳定碎石基层+？厚石灰稳定土底基层，以石灰稳定土底基层为设计层。3.3.2 各层材料设计参数查表，按设计弯沉值计算厚度时采用20抗压模量，细粒式沥青混凝土1400MPa，粗粒式密集配沥青混凝土1000MPa。验算面层底弯拉应力的采用15抗压模量，细粒式沥青混凝土2000MPa，粗粒式密集配沥青混凝土1400MPa；二灰碎石抗压模量1500MPa，石灰土550MPa。各层材料劈裂强度：细粒式沥青混凝土1.4MPa,粗粒式沥青混凝土0.8MPa，二灰碎石0.65MPa，石灰土0.225MPa。3.4 根据设计弯沉值计算路面厚度3.4.1计算设计弯沉值二级公路，取，面层为沥青混凝土，取，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm,取。设计弯沉： 3.4.2 计算各层材料的容许层底拉应力细粒式密集配沥青混凝土：粗粒式密集配沥青混凝土：水泥碎石：石灰土： 设计参数汇总表 表3-4-2-1材料名称厚度（cm）20抗压模量（MPa）15抗压模量（MPa）容许拉应力(MPa)细粒式沥青混凝土4140020000.648粗粒式沥青混凝土6100014000.336二灰碎石2015000.399石灰土？5500.107土基-34-3.4.3 计算路面厚度采用HPDS2003A公路路面设计程序计算结果： 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 33.67 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 设计参数汇总表 表3-4-3-1层位材料名称厚度（cm）20抗压模量（MPa）15抗压模量（MPa）容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土4140020000.6482粗粒式沥青混凝土6100014000.3363二灰碎石20150015000.3994石灰土？5505500.1075土基-34- 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 33.67 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 36.2 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 32.5 (0.01mm) H( 4 )= 23.4 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 23.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 23.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 23.4 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 23.4 cm ( 4 )= .108 MPa H( 4 )= 28.4 cm ( 4 )= .094 MPa H( 4 )= 23.7 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 23.4 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 23.7 cm(同时考虑弯沉和拉应力） 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 4 cm - 粗粒式沥青混凝土 6 cm - 石灰粉煤灰碎石 20 cm - 石灰土 24 cm - 土基3.4.4 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 各结构层层底拉应力计算表 表3-4-3-2层位材料名称厚度（cm）20抗压模量（MPa）15抗压模量（MPa）计算信息1细粒式沥青混凝土414002000计算应力2粗粒式沥青混凝土610001400计算应力3二灰碎石2015001500计算应力4石灰土？550550计算应力5土基-34- 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 37.7 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 44.2 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 120.7 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 340.7 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 274 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.266 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.089 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= .16 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .106 (MPa）3.5 验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底拉应力由以上计算结果可得，各结构层容许拉应力均大于底面最大拉应力，故满足应力满足要求。4. 总结通过此次课程设计，我了解了公路沥青路面设计的基本原理，初步掌握了公路沥青路面设计的一般方法，并初步学会了应用专业软件进行路基路面相关参数的计算。参考书目1. 邓学钧.路基路面工程（第二版）.北京：人民交通出版社，2005.2. 王秉纲，邓学钧.路面力学数值计算.北京：人民交通出版社，1992.3. 何兆益，杨锡武.路基路面工程.北京：人民交通出版社，2006.8.
